Метод генерации синтетической турбулентности на входных границах для расчета турбулентных течений в рамках вихреразрешающих подходов

• Автор: Адамьян, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Методы задания входных граничных условий для вихреразрешающих подходов к моделированию турбулентности
1.1. Методы “рециклинга” турбулентности
1.2. Использование вспомогательного расчета
1.3. Методы “синтетической” турбулентности
1.4. Сравнение различных классов методов задания входных граничных условий
Глава 2. Формулировка метода генерации синтетической турбулентности
2.1. Описание метода генерации синтетической турбулентности
2.2. Комбинированный ЫАКЗ-ЬЕЗ подход к моделированию турбулентных течений
2.3. Методика задания входных граничных условий для комбинированных НАЧЗ-ЬЕЗ расчетов
Глава 3. Основные уравнения и методы их решения
3.1. Основные уравнения
3.2. Численный метод решения уравнений движения и переноса характеристик турбулентности
Глава 4. Верификация метода на примере расчета '‘канонических” сдвиговых турбулентных течений
4.1. Развитое течение в плоском канале
4.2. Течение в пограничном слое на плоской пластине

4.3. Течение в плоском слое смешения
Глава 5. Применение метода к расчету сложных турбулентных течений
5.1. Трехмерное отрывное течение в диффузоре прямоугольного сечения
5.2. Обтекание выпуклости на плоской пластине
Заключение
Литература

Введение
Большинство течений жидкости и газа, встречающихся в природе и технике, являются турбулентными. При этом во многих случаях турбулентность оказывает существенное влияние на характеристики течения, важные с точки зрения инженерных приложений, такие как сопротивление движению тел в воздухе, интенсивность перемешивания потоков, интенсивность и направленность акустических колебаний, создаваемых течением газа и т.д. Поэтому моделирование турбулентности является чрезвычайно важным для гидродинамических расчетов.
В настоящее время для моделирования турбулентных течений в инженерных расчетах преимущественно используется решение осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса (Reynolds-averaged Navier-Stokes, RANS), замкнутых при помощи той или иной полуэмпирической модели турбулентности. Этот подход является экономичным и дает приемлемые результаты для широкого класса турбулентных течений. Однако, для множества турбулентных течений, особенно для течений с отрывом пограничного слоя, результаты применения полуэмпирических моделей не являются удовлетворительными даже в случае использования наиболее совершенных моделей турбулентности [49]. Кроме того, полуэмпирические модели турбулентности не являются универсальными, что приводит к необходимости выбора и тестирования моделей турбулентности для каждого течения.
Альтернативой применению полуэмпирических моделей турбулентности является использование вихреразрешающих подходов к моделированию турбулентности, в частности прямого численного моделирования (Direct Numerical Simulation, DNS) турбулентности [60] и метода моделирования крупных вихрей (Large Eddy Simulation, LES) [25, 78]. При значительно больших вычислительных затратах эти подходы позволяют получить хорошие результаты

Рис. 2.3. Синтетическое (верхний ряд) и “эталонное” (нижний ряд) поля компонент скорости в поперечном сечении плоского канала при В.е1аи = 400.
Рис. 2.4. Профили скорости и напряжений Рейнольдса, полученные осреднением синтетического поля скорости (1) в сравнении с заданными профилями скорости и напряжений Рейнольдса (2). Течение в плоском канале при Пет = 400.